聚丙烯酰胺类水凝胶及其在生物化工等领域中的应用

叙述了聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺类水凝胶的合成反应、结构与性能的研究状况,并介绍这些水凝胶材料在生物物质分离、浓缩和生物催化剂固定化等方面的应用研究进展。     

聚丙烯酰胺水凝胶的H NMR研究

用Ｈ ＮＭＲ方法，测定了不同溶胀度条件下聚丙烯酰胺水凝胶中质子的化学位移、自旋－晶格弛豫时间（ｔ１）以及在相同溶胀度条件下水质子的化学位移随温度的变化。结果表明，水凝胶体系中水质子的化学位移和自旋－晶格弛豫时间与体系中“键合水”的生成和含量有关。     

新型聚丙烯酰胺/碳纤维/石墨导电水凝胶的制备

以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,丙烯酰胺为单体,碳纤维与石墨为导电填料,采用水溶液聚合法制备了聚丙烯酰胺/碳纤维/石墨高吸水性复合材料,吸水后形成导电水凝胶.考察了交联剂用量、引发剂用量、单体浓度、反应温度、吸水倍率及导电填料用量对凝胶电导率的影响.实验结果表明,当交联剂用量为0.06%(质量分数),引发剂用量为1.0%(质量分数),单体浓度为50%(质量分数),反应温度为80℃,导电填料为35%(质量分数)时,水凝胶的电导率最高可达4.32mS/cm.并采用FTIR及SEM对样品结构及形貌进行表征.     

一种壳聚糖/聚丙烯酰胺水凝胶基底材料的研究

制备一种新的硬度可变的生物基底材料。通过红外光谱对比分析、吸水称重法、旋转流变仪法、MTT法等实验对壳聚糖/聚丙烯酰胺水凝胶材料的结构、溶胀性、弹性模量、细胞毒性等性能进行测定。将HepG2细胞接种到壳聚糖/聚丙烯酰胺水凝胶基底材料上,24h后对材料上生长的细胞进行形态学观察比较细胞的生长情况。结果发现不同配方制成的壳聚糖/聚丙烯酰胺水凝胶的硬度具有明显梯度差异,具有良好的生物相容性。这种新的生物基底材料可以为细胞力学基础研究提供帮助。     

海藻酸钠/聚乙烯醇水凝胶硬度的研究

以均匀设计试验法制备海藻酸钠/聚乙烯醇水凝胶,应用计算机技术建立原料配比、交联剂浓度、交联时间与凝胶硬度关系的数学模型,分别绘制了硬度与聚乙烯醇、海藻酸钠、氯化钙浓度、交联时间的关系曲线,研究了制备工艺对凝胶硬度的影响.结果表明,影响凝胶硬度的主要因素是交联时间,其次是SA、PVA和CaCl2浓度.     

多层结构聚丙烯酰胺水凝胶太阳能蒸发器的制备及性能

优化设计太阳能蒸发器的结构并提高光热转换效率是改善其蒸发性能的有效途径。本工作基于原位自由基聚合反应,设计了一种多层结构的聚丙烯酰胺(PAM)复合水凝胶太阳能蒸发器并研究了其性能。该水凝胶由底部PAM/纳米纤维素(PAM/CNF)水运输层、中部PAM/碳纳米管/氮化钛(PAM/CNTs/TiN)光热转换层以及顶部“孤岛”状PAM/空心MXene微球(PAM/HSMX)构成的粗糙表面层组成。这种设计构建的PAM/CNF-PAM/CNTs/TiN-PAM/HSMX多层结构水凝胶太阳能蒸发器(ML-SVG)不仅能够提高光热转换效率,减少热量的损耗,而且促进了水分的运输,从而赋予ML-SVG优良的蒸发性能。ML-SVG在2kW·m^-2太阳光照射下的蒸发速率达到2.2kg·m^-2·h^-1,同时具有优良的循环使用性能,高效的污水净化和盐水淡化性能。     

自修复氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及药物缓释性能

本研究基于动态亚胺键合成了一种具有自修复性能的氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖水凝胶(OSA-CMCS).通过海藻酸钠的糖醛酸,合成了OSA,并通过与CMCS的席夫碱反应制备了具有不同交联度的自修复OSA-CMCS水凝胶,研究了OSA-CMCS水凝胶的微观形态、黏弹性能、溶胀性能、自修复性能、酶促降解性能和体外药物释放性能....     

白炭黑原位复合聚丙烯酰胺水凝胶的合成及次级网络对流变行为的影响

采用水溶液聚合法,通过丙烯酰胺与白炭黑原位复合,制备出复合聚丙烯酰胺凝胶.采用高级流变仪和红外吸收光谱证实了白炭黑与聚丙烯酰胺形成的次级网络的存在,通过对比不同白炭黑填充量和不同吸水倍数对聚丙烯酰胺水凝胶模量、损耗角正切、零切黏度和流动指数的影响,发现白炭黑的加入对聚丙烯酰胺凝胶力学性能的贡献,随着白炭黑用量在0%～3...     

磷虾蛋白/海藻酸钠/聚乙烯醇复合纳米纤维的制备及表征

以磷虾蛋白(AKP)、海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为纺丝原料,通过静电纺丝制备AKP/SA/PVA复合纳米纤维,系统研究了纺丝液浓度和纺丝电压对纤维形貌的影响。通过FT-IR分析复合纤维的结构,结果表明SA与AKP间存在化学反应,而与PVA是物理共混,通过红外的二阶导数和拟合分峰研究共混纤维间的氢键作用,结果表明氢键的类型及含量与纤维构成有关。通过DSC和TGA测试纳米纤维的热性能,表明纤维在250℃左右开始熔融并伴随着分解。     

海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过化学发泡-冷冻干燥-粒子滤出复合法制备聚乳酸(PLLA)大孔支架, 然后在大孔内以海藻酸钠(SA)、碳酸钙、葡萄糖酸内酯(GDL)为原料, 通过原位相转变制备海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料(CA/PLLA); 分别利用SEM、压缩强度测试和细胞培养对CA/PLLA支架的形貌、力学性能及生物相容性进行了研究。结果表明: PLLA具有直径小于2 mm、孔道相互连通的孔洞, 且在大孔中能够形成均匀的CA。CA/PLLA复合材料的压缩强度(2.74 MPa)远大于单一的海藻酸钙水凝胶的压缩强度(0.10 MPa)。在CA/PLLA复合支架中, 软骨细胞呈簇状圆形生长状态, 与其在天然软骨陷窝里生长状态一致。这种软硬结合、天然与合成高分子杂化的CA/PLLA复合材料的力学强度和生物相容性同时得到提高, 可进一步作为骨和软骨修复材料研究。     

海藻酸钠/羽毛角蛋白复合纤维的制备与性能

采用酸碱法在鸭毛中提取羽毛角蛋白（FK）,通过正交实验研究了FK提取的最佳条件。将FK与海藻酸钠（SA）进行共混,制备SA/FK复合溶液,测试了复合溶液的流变性。通过湿法纺丝制备SA/FK复合纤维,研究了复合纤维的基本性能并表征了复合纤维分子间氢键作用。结果表明:在最佳提取条件下（提取温度为60.0℃,提取时间为120.00 min,碱浓度为2.00wt%）,FK产率最高为45.75%。SA/FK复合溶液的表观黏度随剪切速率的增加而减小,随FK含量的增加呈现先增后减的趋势。FK的加入使分子间氢键作用增强。SA/FK复合纤维的力学断裂强度能够达到1.96 cN/dtex。SA与FK的复合破坏了原有分子的晶体结构,SA/FK复合纤维分子结构是以非晶态存在。SA/FK复合纤维的表面具有均匀的沟槽结构。      

氧化海藻酸钠交联壳聚糖载药复合体系的制备及其药物缓释初步研究

为获得一种新型的药物释放复合体系,本实验首先通过乳化交联法制备壳聚糖(CS)包载四环素(TC)微球,然后利用氧化海藻酸钠交联聚磷酸钙/壳聚糖(CPP/CS)复合材料,用冷冻干燥法制备了载药微球复合体系.并用傅立叶红外光谱仪(IR)、扫描电镜(SEM)及药物的体外释放等方法对该载药微球复合体系进行分析和表征.结果显示,经...     

海藻酸钠/纤维素水凝胶球的制备与应用

利用基于p H值反转的落球法制备出不同质量分数的纤维素和海藻酸钠复合水凝胶球,并采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对凝胶样品的形貌和化学态进行表征。结果表明海藻酸钠含量≤50%时凝胶球可以保持稳定的球形结构,内部为纤维链交叉聚集的三维网络多孔结构。复合凝胶球对亚甲基蓝、金胺O和臧红T等阳离子染料有着良好的吸附效果,含有50%海藻酸钠凝胶球对亚甲基蓝的吸附量为163.36 mg/g,吸附过程满足准二阶动力学方程,经过5次吸附脱附实验后仍然保持初始81%的吸附量。因此,该复合凝胶球可以作为一种低成本的生物吸附剂用于染料处理领域。     

界面聚合法制备海藻酸钠/聚砜复合纳滤膜

以聚砜(PS)超滤膜为基膜,海藻酸钠(Sodium Alginate,NaAlg)和均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相反应单体,经界面聚合反应制备一种新型复合纳滤膜.研究了制备影响因素对复合膜分离性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)对复合膜的表面形态和断面结构进行了表征.结果表明,当海藻酸钠的质量分数为2.0%,TMC的质量分数为0.25%,TMC反应时间为30s,热处理温度为50℃,热处理时间为10min时所制备的膜性能最好.所制备的复合纳滤膜在操作压力1.0MPa下,对1 000mg/L的Na2SO4溶液的脱盐率为84.9%,通量为12.2L/(m2.h).     

静电纺丝制备纳米海藻酸钠/魔芋葡甘聚糖-菊糖纤维膜

采用静电纺丝技术制备纳米海藻酸钠/魔芋葡甘聚糖-菊糖（SA/KGM-INU）纤维膜。采用流变仪分析研究了加入不同量SA对SA/KGM-INU溶胶流变特性的影响,利用SEM、DSC、FTIR和TGA研究了不同量SA对纳米SA/KGM-INU纤维膜结构和性能的影响。结果表明,纳米SA/KGM-INU复合纤维膜表面粗糙程度随SA含量增加而减小,黏度随SA含量的增加而增大,热稳定性随SA含量的增加而增强。纳米SA/KGM-INU纤维膜的制备,旨在为其它天然高分子基复合材料的研究开发提供一定的实验数据及理论基础。     

海藻酸钠阳离子交换膜的改性及表征

以海藻酸钠(SA)为原料,以羧基化多壁碳纳米管(cMWCNTs)为改性剂,再通过涂敷浸渍的方法与热塑性聚氨酯(TPU)导电无纺布复合得到改性SA阳离子交换膜。利用热失重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、绝缘电阻测试仪和万能材料试验机对SA阳离子膜的结构和性能进行表征。结果表明:与SA阳离子交换膜相比,经cMWCNTs和TPU导电无纺布改性后膜的电阻率显著降低,导电能力提高;改性SA阳离子膜的表面平整、光滑,未出现气泡等缺陷,TPU导电无纺布与SA膜间界面结合力较强;改性后,膜的热稳定性和力学性能得到显著提高。     

海藻酸钠/聚乙烯醇共混膜的制备及表征

用溶液共混法制备海藻酸钠/聚乙烯醇(SA/PVA)共混膜,并对其进行了IR、DSC表征和吸水率、透气率、力学性能等测定.结果表明,在这种由两种可生物降解的高聚物共混而成的共混膜中,PVA与SA分子链间有一定的相互作用,相容性好;共混膜有较高的抗水性和较好的综合力学性能.